《Frontiers in Neuroscience》：Hypothalamic neurosecretory protein GM causes fat deposition and affects gonadal hormones in Japanese quail
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引言：中枢对能量稳态的调控对于平衡脂质储存和繁殖投资至关重要；然而，在鸟类中，控制这一权衡的下丘脑因子尚未完全明确。研究人员以日本鹌鹑（Coturnix japonica）为对象，研究了由83个氨基酸组成的下丘脑因子——神经分泌蛋白GM（neurosecret
引言：中枢对能量稳态的调控对于平衡脂质储存和繁殖投资至关重要；然而，在鸟类中，控制这一权衡的下丘脑因子尚未完全明确。研究人员以日本鹌鹑（Coturnix japonica）为对象，研究了由83个氨基酸组成的下丘脑因子——神经分泌蛋白GM（neurosecretory protein GM, NPGM）在性成熟期间能量分配中的作用。方法：研究人员通过渗透泵对处于性成熟初期的雄性和雌性鹌鹑进行为期13天的慢性脑室内（intracerebroventricular, i.c.v.）给予NPGM，期间每日监测其体质量、摄食量和饮水量。在实验终点，评估外周组织和肌肉质量、血清代谢物水平（葡萄糖、游离脂肪酸、甘油三酯、睾酮和17β-雌二醇）、肝脏甘油三酯含量以及下丘脑摄食/生殖基因和肝脏/脂肪组织脂质代谢基因的表达谱。结果：NPGM增加了两性的皮下脂肪和腹部脂肪，并与性腺参数的变化相关：雄性睾丸质量相对于体质量降低且睾酮水平降低，雌性卵巢质量呈下降趋势且17β-雌二醇水平降低。代谢表型在雄性和雌性之间有所不同：雄性表现为体质量增加、食欲亢进、饮水量升高、肝脏、胰腺和心脏增大、血清和肝脏甘油三酯水平升高、肝脏SCD1表达升高，以及肝脏CGI-58、PPARγ、SLC2A2和CD36表达降低。相比之下，雌性表现为脂肪积累而无食欲亢进或肝脏甘油三酯升高，同时伴有肝脏VTG2和APOV1表达降低以及脂肪组织ATGL、LPL和FATP表达降低。雄性下丘脑AGRP表达降低，而雌性NPY和AGRP均降低。讨论：这些发现表明，中枢NPGM可能通过雄性和雌性不同的内分泌和代谢机制，将能量分配从繁殖转向脂质储存，从而将NPGM认定为日本鹌鹑性成熟过程中能量分配的神经内分泌调节因子。
中枢神经系统对能量稳态（energy homeostasis）的调控是平衡脂质储存与繁殖投资的基础。在鸟类中，调控这一权衡的下丘脑因子尚未完全明确。神经分泌蛋白GM（neurosecretory protein GM, NPGM）是一种由83个氨基酸组成的下丘脑分泌蛋白，其基因在脊椎动物中保守。以往研究表明，NPGM在鸟类和哺乳动物中参与能量代谢调节：在新生雏鸡中，慢性脑室内给予NPGM可在不增加摄食的情况下诱导脂肪累积；在小鼠中，急性脑室内注射NPGM或激活NPGM表达神经元可促进摄食。因此，NPGM被视为能量储存的调节因子。然而，NPGM在性成熟这一能量分配发生重大变化的时期如何发挥作用仍不清楚。日本鹌鹑（Coturnix japonica）具有快速性成熟和季节性迁徙行为，是研究能量分配的合适模型。为此，研究人员在处于性成熟启动期的雄性和雌性日本鹌鹑中持续给予NPGM，观察其对体质量、摄食、脂肪沉积、性腺激素及相关基因表达的影响。
在方法上，实验用日本鹌鹑受精蛋来自广岛大学日本禽类生物资源项目研究中心。研究人员通过Fmoc化学合成鹌鹑NPGM，高效液相色谱验证纯度超过95%。在5周龄（青春期启动期）鹌鹑侧脑室内植入连接Alzet微型渗透泵的插管，以15 nmol/day剂量持续13天给予NPGM或溶剂。每日监测体质量、摄食量和饮水量；终点处死取样，称量脂肪组织、生殖器官和主要脏器质量，检测血清葡萄糖、非酯化脂肪酸（NEFA）、甘油三酯（TG）、睾酮和17β-雌二醇，测定肝脏TG含量，并使用实时qPCR分析下丘脑、肝脏和腹部脂肪中相关基因的mRNA表达。
结果按小标题总结如下：
慢性脑室内给予NPGM对雄性鹌鹑的影响：雄性鹌鹑在给予NPGM后，体质量增加量、累积摄食量和累积饮水量均显著增加；皮下脂肪、腹部脂肪和肌胃脂肪质量均增加；肝脏、胰腺和心脏质量增大，而骨骼肌质量无变化；睾丸质量与体质量之比显著下降，血清睾酮水平降低，血清TG和肝脏TG含量升高。
慢性脑室内给予NPGM对雄性鹌鹑脂质代谢相关基因mRNA表达的影响：肝脏中SCD1 mRNA表达显著升高，而CGI-58、PPARγ、SLC2A2和CD36 mRNA表达显著降低；腹部脂肪中LPL表达显著降低，CGI-58呈下降趋势。
慢性脑室内给予NPGM对雌性鹌鹑的影响：雌性鹌鹑的体质量增加量、累积摄食量和饮水量均无显著变化，但皮下脂肪和腹部脂肪显著增加，肌胃脂肪呈上升趋势；卵巢质量和卵巢质量/体质量比呈下降趋势，心脏质量呈上升趋势，肝脏和胰腺质量无变化；血清17β-雌二醇水平显著降低，而血清葡萄糖、NEFA、TG和肝脏TG含量均无显著变化。
慢性脑室内给予NPGM对雌性鹌鹑脂质代谢相关基因mRNA表达的影响：肝脏中VTG2和APOV1 mRNA表达显著降低；腹部脂肪中ATGL、LPL和FATP mRNA表达显著降低。
慢性脑室内给予NPGM对下丘脑摄食相关因子和生殖相关激素mRNA表达的影响：雄性下丘脑AGRP mRNA表达降低，雌性NPY和AGRP mRNA表达均降低；两性下丘脑GNIH和GNRH mRNA表达均无显著变化。
讨论部分指出，NPGM在两性中均促进脂肪积累并影响性腺成熟，但代谢表型呈性别二态性：雄性食欲亢进、肝脏脂质代谢改变，雌性无过度摄食但肝脏卵黄前体基因表达下调。下丘脑AGRP在两性中均降低，而NPY仅在雌性中降低，提示摄食调控的性别差异可能涉及性激素和神经环路。由于GNIH和GNRH表达无变化，NPGM可能并非通过直接调节GnIH/GnRH通路影响生殖。在雄性中，睾酮降低可能促进脂肪积累；在雌性中，VTG2和APOV1降低可能减少脂质向卵黄转运，从而使脂质转向脂肪组织。此外，脂肪组织中LPL、CD36、FATP等脂肪酸摄取相关基因并未升高，反而出现降低，提示NPGM诱导的脂肪积累可能不是通过增强脂肪酸摄取，而是通过抑制脂质动员和利用实现。因此，NPGM可能作为性成熟期间能量分配的神经内分泌调节因子，将能量从繁殖转向脂质储存。
结论翻译：总之，本研究首次证明，在鹌鹑性成熟过程中，慢性脑室内给予NPGM可促进脂肪积累并影响性腺成熟。本研究为鸟类性成熟过程中调节能量分配的神经内分泌机制提供了新见解。然而，本研究存在若干局限性：雄性和雌性实验独立进行，无法直接进行性别间统计比较；由于采用外源性NPGM慢性给药，内源性NPGM的生理作用仍有待确定；实验仅在长日照条件下进行，NPGM在不同光周期状态下的作用尚不清楚。未来研究应利用禽腺相关病毒（AAV）介导的基因过表达和基因组编辑方法，在鹌鹑中构建内源性NPGM功能缺失模型，并在包括短日照在内的不同光周期下探讨NPGM的功能，以明确其是否通过协调脂质储存、繁殖和迁徙参与季节性适应。
